簡介

步進電機、直流電機和無刷直流電機的主要區別在於(yu) 它們(men) 的驅動方式。步進電機是以步階方式分段移動，直流電機和無刷直流電機通常則采用連續移動的模擬控製方式。由於(yu) 步進電機采用步階移動，所以特別適合絕對尋址應用，目前市場上常見的步進電機已能提供每一步1.8°或0.9°的精確移動能力。步進電機采用直接控製方式，它的主要命令和控製變量都是步階位置 (step position)；相形之下，直流電機則是以電機電壓做為(wei) 控製變量，以位置或速度做為(wei) 命令變量。直流電機需要反饋控製係統，它會(hui) 以間接方式控製電機位置，步進電機係統多半則是以「開環」方式進行操作。

步進電機

步進電機可以根據電機結構、驅動架構和步進方式來分類。步進電機的結構有好幾種，包括可變磁阻 (variable reluctance)、永磁和混合式永磁 (hybrid permanent magnet)，永磁步進電機的成本很低，多半用於(yu) 價(jia) 格低廉的消費性產(chan) 品。混合式步進電機的價(jia) 格略高，是工業(ye) 移動控製應用最常見的電機。可變磁阻電機通常有3或5個(ge) 相位，需要采用不同的驅動電路架構。

單極性 (unipolar) 和雙極性 (bipolar) 是步進電機最常采用的兩(liang) 種驅動架構。單極性驅動電路使用四顆晶體(ti) 管來驅動步進電機的兩(liang) 組相位，電機結構則如圖1所示包含兩(liang) 組帶有中間抽頭的線圈，整個(ge) 電機共有六條線與(yu) 外界連接。這類電機有時又稱為(wei) 四相電機，但這種稱呼容易令人混淆又不正確，因為(wei) 它其實隻有兩(liang) 個(ge) 相位，精確的說法應是雙相位六線式步進電機。六線式步進電機雖又稱為(wei) 單極性步進電機，實際上卻能同時使用單極性或雙極性驅動電路。

圖1：單極性步進電機驅動電路

雙極性步進電機的驅動電路則如圖2所示，它會(hui) 使用八顆晶體(ti) 管來驅動兩(liang) 組相位。雙極性驅動電路可以同時驅動四線式或六線式步進電機，雖然四線式電機隻能使用雙極性驅動電路，它卻能大幅降低量產(chan) 型應用的成本。雙極性步進電機驅動電路的晶體(ti) 管數目是單極性驅動電路的兩(liang) 倍，其中四顆下端晶體(ti) 管通常是由微控製器直接驅動，上端晶體(ti) 管則需要成本較高的上端驅動電路。雙極性驅動電路的晶體(ti) 管隻需承受電機電壓，所以它不像單極性驅動電路一樣需要箝位電路。

圖2：雙極性步進電機驅動電路

直流和無刷直流電機

直流電機是最常見和成本最低的小型電機，並且廣泛用於(yu) 各種應用。無刷直流電機宣稱能提供更高可靠性以及更低噪聲和成本，然而到目前為(wei) 止，它卻隻能在磁盤或計算機風扇等少數量產(chan) 應用中取代傳(chuan) 統直流電機。在某些應用裏，無刷直流電機有多項優(you) 點勝過傳(chuan) 統電刷電機，例如它以電子組件和傳(chuan) 感器取代電刷，不但延長電機壽命和減少維護成本，而且也沒有電刷產(chan) 生的噪音。直流電機的特性使它成為(wei) 調速係統最容易使用的電機。直流電機的硬件電路架構如圖3所示。

選擇正確的電機控製組件

為(wei) 電機控製等特定應用選擇組件時，必須先了解這些組件的功能特色，然後在應用中充份發揮它們(men) 的各項優(you) 點。步進、直流和無刷直流電機通常是由提供有限控製功能的專(zhuan) 用組件來控製，這些組件大都隻有簡單的微處理器界麵，係統效能因此受到很大限製。